噪聲頻譜密度—一一項“新”的ADC指標

摘要：很長時間以來人們一直在使用NSD定義轉換器的噪聲，但對于許多系統設計人員而言，以它作為新型高速ADC的主要技術規格可能還是比較陌生的。對于一些在選擇高速ADC時專注于其他技術規格的工程師來說，NSD也可能是一個完全陌生的概念。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/269819.htm

關鍵詞：噪聲頻譜密度；高速模數轉換器

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2015.2.012

在過去數十年里，雖然過程很緩慢，但是至關重要的高速模數轉換器（ADC）性能指標已經發生了變化。其主要原因是信號采集系統的帶寬要求一直在不斷增長且永無止境，另外ADC性能的衡量方式也發生了變化。

上世紀80年代，ADC性能好壞的判斷主要依據于其直流規格，例如差分非線性（DNL）和積分非線性（INL）。到了90年代，則主要依據于其信噪比（SNR）。雖然無雜散動態范圍（SFDR）也是一個非常重要的ADC參數，但噪聲頻譜密度（NSD）仍是現今用于定義高速、每秒千兆采樣（GSPS）ADC性能的另一個綜合性規格。

我以前曾在奈奎斯特速率ADC數據手冊上見過NSD規格，但我從未真正理解它的意義及其重要性。什么是噪聲頻譜密度？

多年以來，NSD-直用作許多ADC數據手冊首頁上的一項性能參數。您可能已經注意到，它是一個相對較大的負數，單位為dBFS/Hz或dBm/Hz。在ADC的數據手冊上，NSD的典型范圍可能是-140 dBFS/Hz至-165 dBFS/Hz。不過，最終會由ADC的SNR性能和采樣速率決定，稍后將會對此加以介紹。

ADC的SNR定義為信號功率與ADC輸入的非信號功率的對數比。相對于ADC滿量程輸入，信噪比稱為SNRFS。非信號功率包括幾種成分，比如量化噪聲、熱噪聲以及ADC設計本身帶來的小誤差。……